Categories: Com funciona
Nombre de visualitzacions: 42795
Comentaris sobre l'article: 3

Com s’ordenen i funcionen les fonts d’alimentació ininterrompudes (SAI)?

 

Com s’ordenen i funcionen les fonts d’alimentació ininterrompudes (SAI)?Els requisits per a la qualitat de l’electricitat estan legalment prescrits per les normes estatals i les normes força estrictes. Les organitzacions subministradores d’energia elèctrica fan molts esforços per complir-les, però no sempre s’implementen.

En els nostres apartaments i en producció apareixen periòdicament:

  • apagades completes per temps indefinit;

  • polsos de tensió (fins a 6 kV) d'alta tensió (fins a 6 kV) a curt termini;

  • sobretensions i baixades de tensió amb diverses durades;

  • superposicions de sorolls d’alta freqüència;

  • sortides de freqüència.

Tots aquests desperfectes afecten negativament la feina dels consumidors d'electricitat de la llar i de l'oficina. Els dispositius informàtics i de microprocessador, que no només fallen, sinó que poden perdre completament les seves prestacions, es veuen especialment afectats per la qualitat de l’alimentació.


Finalitat i tipus d'alimentació ininterrompuda

Per reduir els riscos de disfuncions de la xarxa d’alimentació elèctrica, s’utilitzen dispositius redundants, que s’anomenen habitualment fonts d'alimentació ininterrompuda (UPS) o UPS (formades a partir de l'abreviatura de la frase anglesa "Uninterruptible Power Supply").

Estan elaborats amb diferents dissenys per resoldre problemes específics del consumidor. Per exemple, potents SAI amb bateries d’heli poden suportar l’alimentació de tota una cabana durant diverses hores.

SAI en l'esquema de connexió dels dispositius d'alimentació elèctrica de la casa rural

Les seves bateries reben una càrrega d’una línia elèctrica, un generador eòlic, plaques solars o altres operadors d’energia a través del dispositiu rectificador de l’inversor. Alimenten els consumidors elèctrics de la cabana.

Quan la font externa està apagada, les bateries es descarreguen a la càrrega connectada a la seva xarxa. Com més gran sigui la capacitat de la bateria i menor sigui el seu corrent de descàrrega, més treballen.

Es poden reservar fonts d’alimentació ininterrompuda de potència mitjana font d’alimentació per a calderes elèctriques, sistemes de control del clima interior i equips similars.

Al mateix temps, els models UPS més senzills només poden completar un programa d’apagada d’emergència per ordinador. A més, la durada de tot el procés del seu treball no serà superior a 9-15 minuts.


Les fonts d'alimentació ininterrompuda de l'ordinador són:

  1. integrat a la caixa del dispositiu;

  2. extern.

Els primers dissenys són habituals en ordinadors portàtils, netbooks, tauletes i dispositius mòbils similars alimentats per una bateria incorporada, que està equipada amb un circuit de commutació de càrrega i d’energia.


Bateria del portàtil amb controlador integrat és una font d’alimentació ininterrompuda. El seu circuit en mode automàtic protegeix l’equip operatiu de les falles d’energia.

Bateria portàtil

Dissenys de SAI externsdissenyats per a la realització normal dels programes en un ordinador estacionari es realitzen en una unitat independent.

El lloc del SAI en l’esquema de connexió dels dispositius perifèrics de l’ordinador

Es connecten mitjançant un adaptador d’alimentació a una presa elèctrica. Només s’utilitzen dispositius responsables del funcionament dels programes:

  • unitat de sistema amb teclat connectat;

  • supervisar la presentació de processos en curs.

Altres perifèrics: escàners, impressores, altaveus i altres equips de SAI no s’alimenten. En cas contrari, un cop finalitzada l’emergència dels programes, es farà càrrec de l’energia emmagatzemada a les bateries.


Opcions de disseny de flux de treball UPS

Els SAI informàtics i industrials es fabriquen segons tres opcions principals:

  1. còpies de seguretat de potència;

  2. circuits interactius;

  3. doble conversió d’electricitat.

Amb el primer mètode circuit de còpia de seguretat, denotada pels termes anglesos "Standby" o "Off-Line", la tensió es subministra des de la xarxa a l'ordinador mitjançant el SAI, en què els filtres incorporats eliminen la interferència electromagnètica. Estableix aquí bateria, la capacitat de la qual és suportada pel corrent de càrrega regulat pel controlador.

Funcionament del SAI durant l'alimentació normal

Quan la font d’energia externa desapareix o supera els estàndards establerts, el controlador dirigeix ​​l’energia de la bateria als consumidors d’energia. Es connecta un simple inversor per convertir corrent continu a corrent alterna.

Funcionament del SAI durant l’alimentació d’emergència

Beneficis de UPS Standby

Les fonts d’alimentació ininterrompuda del circuit fora de línia tenen una alta eficiència, quan se’ls aplica la tensió funcionen tranquil·lament, produeixen poca calor i són relativament barates.



Inconvenients

UPS Standby destaquen:

  • una llarga transició a l’energia de la bateria de 4 ÷ 13 ms;

  • una forma distorsionada del senyal de sortida emesa per l’inversor en forma de meandre, i no una ona sinusoïdal harmoniosa;

  • falta d'ajust de tensió i freqüència.

Aquests dispositius són més comuns en equips personals.


Circuit interactiu UPS

Es designen pel terme anglès “Line-Interactive”. Es realitzen segons l’esquema anterior, però més complicat a causa de la inclusió d’un estabilitzador de tensió mitjançant un autotransformador amb regulació de pas.

Funcionament del SAI durant l'alimentació normal

Això proporciona un ajust del voltatge de sortida, però no són capaços de controlar la freqüència del senyal.

Funcionament de sub-tensió del SAI
Funcionament de SAI a alta tensió

Filtrar el soroll en mode normal i canviar a la potència del convertidor en cas d'accident es produeix segons els algorismes UPS Standby.

Funcionament del SAI en cas d’alimentació d’emergència a l’ordinador

En afegir un estabilitzador de tensió de diversos models amb mètodes de control, van permetre crear inversors amb una forma d'ona no només del meandre, sinó també dels sinusoides. Tanmateix, un nombre reduït d’etapes de control basades en la commutació del relé no permet realitzar les funcions d’estabilització completes.

Això és especialment vàlid per als models barats, que en canviar d’energia de la bateria, no només sobreestimen la freqüència per sobre del nominal, sinó que també distorsionen la forma de l’ona sinusoïdal. La interferència la produeix el transformador integrat, en el nucli del qual es produeixen processos d’histèresi.

En models cars, els inversors funcionen amb commutadors de semiconductor. UPS Line-Interactive tenen un rendiment més alt en canviar a energia de la bateria que els SAI fora de línia. Es garanteix amb el funcionament dels algoritmes de sincronització entre la tensió entrant i els senyals generats. Però, al mateix temps, hi ha una certa subestimació de l’eficiència.

Els SAI interactius de línia no es poden utilitzar per alimentar motors d’inducció, que s’instal·len massivament a tots els electrodomèstics, inclosos els sistemes de calefacció. S'utilitzen per operar dispositius amb blocs d’impulson es filtra i rectifica la potència alhora: ordinadors i electrònica de consum.


SAI de doble conversió

Aquest circuit UPS s’anomena la frase anglesa “On-line” i funciona en equips que requereixen energia d’alta qualitat. Produeix una doble conversió d’electricitat, quan els harmònics sinusoïdals del corrent altern es converteixen constantment pel rectificador en un valor constant, passat pel convertidor per crear un sinusoide repetit a la sortida.

Aquí, la bateria està connectada constantment al circuit, la qual cosa elimina la necessitat de la seva commutació. Aquest mètode elimina pràcticament el període de preparació d'una font d'alimentació ininterrompuda per a commutació.

El funcionament del SAI en línia per l'estat de la bateria es pot dividir en tres etapes:

  1. etapa de càrrega;

  2. estat d’espera;

  3. descàrrega a l’ordinador.


Període de càrrega

Els circuits d’entrada i sortida d’ona sinusoïdal es trenquen mitjançant un commutador UPS intern.

Funcionament de la bateria

Una bateria connectada al rectificador rep energia de càrrega fins que es restableix la seva capacitat a valors òptims.


Període de preparació

Després de finalitzar la càrrega de la bateria, l’automatització de l’alimentació ininterrompuda tanca l’interruptor intern.

Funcionament del SAI amb una bateria carregada

La bateria manté un estat d'espera en mode buffer.


Període d’alta

Funcionament del SAI durant la descàrrega de la bateria

La bateria es transfereix automàticament a l'alimentació de l'estació informàtica.

Les fonts d’alimentació ininterrompuda que funcionen pel mètode de doble conversió d’energia elèctrica tenen una eficiència inferior en el mode de subministrament de línia que altres models a causa del consum d’energia per calor i soroll. Però en dissenys complexos, s’utilitzen tècniques per augmentar l’eficiència.

UPS en línia és capaç de corregir no només la magnitud de la tensió, sinó també la seva freqüència d’oscil·lació. Això els compara favorablement amb models anteriors i permet utilitzar per alimentar diversos dispositius complexos amb motors d’inducció. Tot i això, el cost d'aquests dispositius és molt superior al dels models anteriors.


Composició de SAI

Segons el tipus de circuit de treball, el kit d’alimentació ininterrompuda inclou:

  • bateries d’emmagatzematge d’energia;

  • carregador, assegurant el manteniment del rendiment de la bateria;

  • inversor per formar una ona sinusoïdal,

  • esquema de control de processos;

  • programari.

Per a l'accés remot al dispositiu, es pot utilitzar una xarxa local i podeu augmentar la fiabilitat del circuit per la seva redundància.

En algunes fonts d’alimentació ininterrompuda, s’utilitza el mode Bypass, quan la càrrega és subministrada per la tensió de xarxa filtrada sense fer funcionar el circuit principal del dispositiu.

Una part del SAI té un regulador de tensió "Booster" pas a pas controlat per automatització.

En funció de la necessitat de realitzar solucions tècniques complexes, es poden dotar de fonts d'alimentació ininterrompuda amb funcions especials addicionals.

Llegiu també sobre aquest tema:Com triar un SAI per a la caldera

Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com:

  • Alimentació ininterrompuda del vostre ordinador
  • Com triar una font d'alimentació ininterrompuda (UPS) per a un ordinador
  • Alimentacions ininterrompudes per a bombes
  • Potent subministrament ininterromput
  • Com triar un SAI per a la caldera

  •  
     
    Comentaris:

    # 1 va escriure: | [cotització]

     
     

    Tal com he entès a l'article, una font d'alimentació ininterrompuda (UPS) i un inversor són el mateix. Per alguna raó solia pensar que es tractava de diferents dispositius: els SAI són més per a la indústria i els inversors per a la vida quotidiana.

     
    Comentaris:

    # 2 va escriure: Miquel | [cotització]

     
     

    Agradable llegir, sincerament. És clar que hi ha il·lustracions necessàries (en molts casos estan absents i és difícil que un lector no format entengui les complexitats. Per cert. En el vostre cas, les il·lustracions són encara més interessants i funcionals. Hem trobat el problema d’escriure material sobre els SAI. La nostra empresa produeix mini intercanvis telefònics i altres equips de telecomunicacions). i es dedica a la creació de solucions per a empreses i organitzacions (molt diferents: des del pressupost i el comercial fins als sistemes de comunicació especials) I aquí ho noten: si els clients encara comprenen això si estàs parlant d’altres equips necessaris per a un funcionament estable i fiable, comença aquí: “És necessari? Es pot estalviar?” Per tant, vaig haver d’escriure un article separat (ho vareu millor, sí exactament) Moltes gràcies pel material. Aprendrem de tu per fer articles de qualitat.

     
    Comentaris:

    # 3 va escriure: Sergey | [cotització]

     
     

    Consulteu els dibuixos BIP tipus 1. Això és un "fora de línia", no un "en línia"!